[發明專利]一種通過原位電聚合形成鋰電池表面包覆的電解液添加劑的應用

在審

• 申請號: 201811268557.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109546214A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 莊嚴;張韋;關明云
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種通過原位電聚合形成鋰電池表面包覆的電解液添加劑的應用。具體方案為：添加到電解液中的添加劑對氨基苯甲酸(4?ABA)，吸附到電極表面后，在充放電的前幾圈中，通過原位電聚合形成表面包裹層。有益效果：添加劑對氨基苯甲酸在減少電極材料與電解液接觸的同時，減少了電解液溶劑的分解，且添加劑分子中的羰基基團屬于路易斯堿，能穩定六氟磷酸鋰，減少六氟磷酸鋰的分解，能顯著提高鋰離子電池的循環穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種通過原位電聚合形成鋰電池表面包覆的電解液添加劑的應用。

背景技術

有機電解液是鋰離子電池的重要組成部分，它在電池中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，電解液一般由電解質鋰鹽和有機溶劑兩部分組成。商品化鋰離子電池應用的電解質鋰鹽一般為六氟磷酸鋰，有機溶劑一般都是由兩種以上的有機溶劑組成的混合溶劑，主要有EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等鏈狀和環狀碳酸酯。電解液的配方組成、含水量、氫氟酸、金屬雜質離子的含量影響著電池的高低溫性能、容量、使用壽命、安全性。

電極材料與電解液相接觸，會發生親核反應，電解液中的溶劑會發生分解，沉降到電池表面形成SEI膜；在循環過程中，當電壓高于4.2V時，電解液會發生氧化分解，六氟磷酸鋰也會發生分解，LiPF₆→LiF+PF₅，分解產物沉降到電池表面，形成SEI膜。SEI膜越厚，Li⁺的傳遞速度越慢，降低鋰離子電池體系的整體性能，所以讓電極材料與電解液不接觸，減少電解液的分解，穩定六氟磷酸鋰，減少SEI膜層中LiF的成分很重要。

中國專利CN107749493A公開了一種鋰離子電池電解液，其包括鋰鹽、溶劑、碳酸亞乙烯酯、添加劑A和添加劑B；其中添加劑A為醚腈類化合物或芳香化合物，添加劑B為有機銨鹽；醚腈類化合物為四聚乙二醇基二甲基醚、乙二醇單丁醚、丁二腈或1,3,6-己烷三腈中的一種，芳香化合物為噻吩、N-甲基吡咯或鄰三聯苯中的一種，有機銨鹽為苯甲酸銨或甲基苯甲酸銨，醚腈類，芳香族化合物能夠吸收電池中微量的H₂O和HF，添加劑優先發生氧化分解，在正極表面形成很薄的SEI膜，而有機銨鹽添加劑可在成膜過程中抑制Li₂O的生成，可在負極材料表面形成低阻抗的SEI膜，阻止負極材料與電解液進一步的反應，通過添加劑的聯合使用，在電池正負極表面均形成低阻值SEI膜。但是其也存在一些缺點，即高溫性能差，其生成的SEI膜在較低溫度下穩定，但是在較高溫環境下這種SEI變得不穩定，使得在高溫環境下所制得的鋰離子電池的性能急劇下降。

期刊《蓄電池》2014年第2期發表的《3,5-二氨基苯甲酸對鉛酸蓄電池電化學性能影響的研究》，文中選用3,5-二氨基苯甲酸和氧化鉍作為電解液添加劑，研究了其對鈍化層生長以及成品電池循環過程中失水量的影響，3,5-二氨基苯甲酸可以減緩鉛鈣合金類鉛酸蓄電池早期容量的衰減；電解液中的鉍離子還能顯著提高鉛酸蓄電池的析氫過電位，減少循環過程中電池失水量，延長電池在深循環條件下的壽命。

發明內容

為解決現有技術中鋰離子電池的循環性能較低的不足，本發明提供一種通過原位電聚合形成鋰電池表面包覆的電解液添加劑，添加劑吸附到電極表面后，減少電極材料與電解液的接觸，在充放電的前幾圈中，通過原位電聚合形成表面包裹層，減少SEI膜中LiF含量，增強鋰離子電池的循環穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種通過原位電聚合形成鋰電池表面包覆的電解液添加劑的應用，所述的添加劑為對氨基苯甲酸。

優選地，所述的電解液包括電解質鋰鹽和有機溶劑，其中電解質鋰鹽為六氟磷酸鋰，有機溶劑為碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯的混合物。

優選地，所述對氨基苯甲酸在電解液中的質量濃度為0.01％～0.25％。